[发明专利]一种离子矿物塑料的制备方法及其产品和应用

说明书

本发明公开了一种离子矿物塑料的制备方法，包括：(1)将海藻酸钠溶液对聚乙烯醇溶液进行分子修饰，获得海藻酸修饰的聚乙烯醇线性高分子溶液；(2)将磷酸钙离子寡聚体加入到海藻酸修饰的聚乙烯醇线性高分子溶液中，搅拌均匀后对获得的乳液进行离心分离，获得离子矿物塑料的前驱体凝胶；(3)离子矿物塑料的前驱体凝胶通过可塑成型或自然干燥后获得离子矿物塑料。本发明还公开了上述制备方法得到的离子矿物塑料及其应用。本发明制备的离子矿物塑料可以作为可完全降解的塑料使用。

技术领域

本发明属于可降解塑料技术领域，特别涉及一种离子矿物塑料的制备方法及其产品和应用。

背景技术

塑料(来自希腊语“plastikos”，意思是可塑的)通常是由石油、天然气或煤中提取的单体通过聚合反应得到的高分子量的有机聚合物制备得到。这种通过C-C共价键连接而成的有机高分子塑料具有优异的性能，在各种领域都具有非常广泛的应用，当今世界的发展和人们的日常生活已经离不开塑料。然而由于高分子塑料中的C-C共价键非常稳定，在自然环境中难以自发断裂，因此在自然环境中引起了世界范围内的白色污染。

目前，主要有两个方向来解决塑料污染问题，一方面是发展化学循环经济，即通过塑料回收，利用高能反应，或者基于催化剂的催化反应使得C-C共价键活化裂解，使得高分子重新转化为小分子单体，寡聚体或者形成新的高分子，并进一步制备成为可循环利用的塑料，然而这种塑料循环的效率仍然受到极大的制约；另一方面，是开发基于天然生物高分子的可降解塑料，即从自然材料中提取生物高分子，如纤维素、蛋白、多糖等然后加工成塑料的替代材料。如公开号为CN109897230A的中国专利公开了一种环境全生物降解塑料母料及其制备方法。然而，由于提纯这些生物高分子通常需要复杂的化学工艺，且一般的生物高分子的可塑性较差，所制备的材料难以与目前的高分子塑料相媲美。

因而，目前仍急需一种新的方案来解决塑料污染问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种离子矿物塑料的制备方法及其产品和应用，可以作为可完全降解的塑料使用。

本发明提供如下技术方案：

一种离子矿物塑料的制备方法，所述制备方法包括：

(1)将海藻酸钠溶液对聚乙烯醇溶液进行分子修饰，获得海藻酸修饰的聚乙烯醇线性高分子溶液；

(2)将磷酸钙离子寡聚体加入到海藻酸修饰的聚乙烯醇线性高分子溶液中，搅拌均匀后对获得的乳液进行离心分离，获得离子矿物塑料的前驱体凝胶；

(3)离子矿物塑料的前驱体凝胶通过可塑成型或自然干燥后获得离子矿物塑料。

在步骤(1)中，所述海藻酸钠溶液的浓度为0.1wt％～1.0wt％，所述聚乙烯醇溶液的浓度为1.0wt％～10.0wt％，所述海藻酸钠溶液与聚乙烯醇溶液的体积相同。

在步骤(2)中，所述磷酸钙离子寡聚体的尺寸为1.09±0.19nm。

所述磷酸钙离子寡聚体的制备方法为：将三乙胺作为封端剂、将钙盐作为钙源、磷酸作为磷源加入到有机溶剂中生成磷酸钙离子寡聚体。

所述有机溶剂中钙盐的浓度为0.001～0.1mol/L，钙盐与磷酸的摩尔比为1～2，三乙胺的浓度为0.02～1mol/L。

其中，有机小分子三乙胺作为封端剂，以乙醇，乙二醇，丙三醇等有机溶剂以及混合溶剂为溶剂，二水氯化钙为钙源，磷酸为磷源。反应温度在25℃左右。

在步骤(2)中，所述离心分离的速率为8000rpm～20000rpm。此过程中，可以通过调节离心速率来获得不同无机含量的离子矿物塑料。

本发明还提供了一种上述离子矿物塑料的制备方法制备得到的离子矿物塑料。